Device design, production cost and market analysis with heating, cooking and energy source to be used in outdoor life
Dış mekan yaşamında kullanılacak ısıtma, pişirme ve enerji kaynağı ile cihaz tasarımı, üretim maliyeti ve pazar analizi
- Tez No: 964457
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN SERHAD SOYHAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Günümüzde insanlar tarafından doğada açık alanda yaşamanın yanı sıra afet dönemlerinde zorunlu dış mekân yaşamının gerektirdiği barınma, ısınma, pişirme ve enerji gibi temel ihtiyaçları karşılamak büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, söz konusu temel ihtiyaçlardan ısınma, pişirme ve elektrik enerjisini tek bir cihaz ile karşılayabilecek bütünleşik bir cihaz tasarlanarak örneklenmiştir. Bu türden çok işlevli bir cihaz hem verimliliği artırmakta hem de üretim ve kullanım maliyetlerini düşürebilmektedir. Genel bir tasarım üzerinden imalatta kullanılacak malzeme tercihleri belirlenmiş, maliyet hesaplamalarında talaşlı imalat ve uygun kaynak yöntemleri göz önünde bulundurulmuştur. Diğer bileşenler en önemli kriter olan geçici yaşam alanlarında kullanılabilme, güvenlik kriterlerini karşılama ve çalışma süreleri dikkate alınarak imalat sürecine dahil edilmiştir. Ürünün belirli standartlara uygun dayanıklılık seviyelerine ulaşması hedeflenmiş ve bu doğrultuda maliyet analizleri yapılmıştır. Bu maliyet hesaplamasının üzerine örneklenip pazar araştırması yapılarak benzer rakip ürün fiyat araştırmaları ve satılabilirlik analizi yapılarak kullanışlı taşınabilir bir ürün tasarlanmaya çalışılmıştır. Çalışmanın diğer bir amacı gelecekte seri üretilmesi planlanan cihazımızın belirli bir model tasarımı üzerinden imalat maliyet hesaplamalarının yapılması ve çıkan maliyet ile pazar araştırması üzerinden satılabilirlik ve kullanılabilirlik kararının verilmesi için sayısal sonuçlara ulaşmaktır. Bu tasarımın güvenli kullanım sınır şartları altında kalmamak koşulu ile alternatif tasarım ve imalat tekniklerini de deneyerek en düşük maliyet ve en yüksek verimlilik sağlayacak malzemelerle nihai ürün haline getirilmesi sağlanmıştır. Maliyet analizlerinin yapılması sonucunda standart bir şekilde son kullanıcıya uygun bir ürün olarak örneklendirilmesi hedeflenmiştir. Bu çalışmada peltier plakaların ısı farklılıklarından elektrik üretme özelliğinin dış mekanlarda sıklıkla kullandığımız mangal ve soba benzeri bir ısıtma ve pişirme düzeneği ile birleştirerek dış ortamın serinliğini soğuma kaynağı ve tasarladığımız pişirme ünitesini de ısı kaynağı olarak kullanarak ısı farklılığını peltier plakalar aracılığı ile elektrik enerjisine dönüştürmek amaçlanmıştır. Böylece cihaz, aynı anda hem pişirme ve ısınma hem de düşük voltajlı elektrik üretimi ihtiyacını karşılamaktadır. Tasarladığımız cihazın termoelektrik jeneratör verimliliğini ölçmek ve değerlendirmek için cihazımız farklı yakıt ve koşullar ile testlere tabi tutulmuştur. Bu testler ile cihazımızın elektrik üretimi ölçülmüştür. Testler genel olarak günlük yaşamda sıkça kullanılan odun, mangal kömürü, küçük odun parçaları ve fındık kabuğu gibi yaygın yakıt türleri ile yapılmıştır. Yapılan testlerin verileri setler halinde tablolara aktarılmıştır. Tablolardaki veriler kullanılarak test sonuçlarından grafikler elde edilmiştir. Her yakıt türü için oluşturulan bu grafikler ile kullanıcının hangi yakıt türü ile daha verimli ısı ve elektrik enerjisi elde edebileceğini ortaya koymuştur. Ayrıca yanma testleri sırasında süreler de dikkate alınarak kullanıcının makul sürelerde hem ısınma hem pişirme hem de elektrik enerjisi üretimi için yeterli sıcaklıklara ulaşılması test edilmiştir. Sadece sıcaklık ve süre değerleri değil kullanıcıların duman gibi maruz kalabilecekleri olumsuz durumların da kontrolleri yapılmıştır. Yanma esnasında oluşabilecek olumsuzluklar test edilerek, tasarımda gerekli düzeltmeler yapılmıştır. Cihazın üretim aşamalarında farklı üretim teknikleri ve malzemeler denenerek maliyet analizlerinin yapılması ve ürünün maliyetinin düşürülmesini sağlamıştır. Diğer taraftan yanma testlerinde kullanılan genel yakıt türleriyle de cihazın hangi yakıt ile daha etkin bir elektrik üretimi sağladığı saptanmıştır. Nihai tasarıma bu yakıt türlerine göre şekil verilmiştir. Taşınabilirlik, kullanıcı güvenliği ve verimlilik gibi unsurlar esas alınarak açık alan koşullarında kullanılmaya uygun, işlevsel ve ekonomik bir ürün elde edilmiştir. Cihazın ısınma, pişirme ve elektrik üretimi temel ihtiyaçlarını etkin bir şekilde açık alanda karşılaması amaçlanmıştır. Burada cihazın tasamının afet dönemlerinde yada kampçılık hayatında açık alanda bu üç temel ihtiyacın kullanıcıya kolay ve etkin bir şekilde sağlanması için geliştirilmesi sağlanmıştır. Üretilen Elektirik enerjisinin daha yüksek voltaj ve akım değerelerine ulaşabilmesi adına yapılan örneklem üzerinde değişik peltier plaka yerleştirme, fan konumlandırma, ısıl iletken plaka düzeneklerini deneyerek tasarım olarak da taşınabilir bir model tasarlanmıştır. Yapılan bu ürünün sahada açık alan yaşam koşullarında kullanılabilir, verimli bir ürün olması hedeflenmiştir. Bu çalışma; afet bölgelerinde, kampçılık faaliyetlerinde ya da geçici açık alan yaşamının zorunlu hâle geldiği durumlarda kullanıcıların ısınma, pişirme ve düşük voltajlı elektrik üretimi gibi üç temel ihtiyacını aynı anda ve taşınabilir bir cihaz aracılığıyla karşılayabilmesine imkân tanıyan bütüncül ve yenilikçi bir çözüm sunmaktadır. Tasarlanan cihaz, saha testleriyle desteklenen performans verileri ve ayrıntılı maliyet analizleri doğrultusunda değerlendirilmiş; elde edilen bulgular, ürünün seri üretime uygun olduğunu ve hedef pazarda benzer ürünlere kıyasla daha yüksek rekabet potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca, cihazın modüler yapısı, farklı yakıt türleri ile uyumluluğu ve enerji verimliliği açısından optimize edilmiş tasarımı, onu sürdürülebilir enerji çözümleri alanında örnek teşkil eden bir model hâline getirmektedir. Bu yönüyle çalışma hem bireysel kullanıcılar hem de afet yönetimi ve insani yardım kuruluşları için pratik, ekonomik ve çevre dostu bir alternatif sunarak literatüre ve sektöre önemli bir katkı sağlamayı hedeflemektedir.
Özet (Çeviri)
Today, in addition to living in an open space in nature by people, it is of great importance to meet the basic needs such as housing, heating, cooking and energy required by compulsory outdoor life during disaster periods. In this study, it was exemplified by designing an integrated device that can meet heating, cooking and electrical energy with a single device from these basic needs. Such a multifunctional device can both increase efficiency and reduce production and use costs. Material preferences to be used in manufacturing were determined through a general design, and machining and appropriate welding methods were taken into consideration in cost calculations. It was aimed to reach the durability levels of the product in accordance with certain standards and cost analyses were made in this direction. Another aim of the study is to reach numerical results in order to make manufacturing cost calculations based on a specific model design of our device, which is planned to be mass produced in the future, and to decide on the resulting cost and market research. Provided that this design is not under the limit of safe use, it has been ensured that alternative design and manufacturing techniques are made into the final product with the materials that will provide the lowest cost and the highest efficiency. As a result of cost analyses, it is aimed to be sampled as a product suitable for the end user in a standard way. In this study, it was aimed to convert the heat difference into electrical energy by using the cooling source of the outside environment and the cooking unit we designed as a heat source by combining the ability of generating electricity from the peltier plates from the temperature differences with a heating and cooking device similar to a barbecue and stove-like that we often use outdoor spaces. Thus, the device meets the need for both cooking and heating and low-voltage electricity production at the same time. In order to measure and evaluate the thermoelectric generator efficiency of the device we designed, our device has been tested with different fuels and conditions. With these tests, the electricity production of our device has been measured. The tests were generally made with common types of fuel such as wood, charcoal, small pieces of wood and hazelnut shell, which are frequently used in daily life. The data of the tests were transferred to the tables in sets. Graphs were obtained from the test results using the data in the tables. With these graphs created for each fuel type, it has revealed which fuel type the user can obtain more efficient heat and electrical energy with. In addition, it was tested to reach sufficient temperatures for both heating, cooking and electrical energy production within reasonable times, taking into account the times during combustion tests. The negativities that may occur during combustion have been tested and the necessary corrections have been made in the design. In the production stages of the device, different production techniques and materials were tried, cost analyses were made and the cost of the product was reduced. On the other hand, with the general fuel types used in the combustion tests, it has been determined with which fuel the device provides a more effective electricity production. The final design is shaped according to these fuel types. Based on factors such as portability, user safety and efficiency, a functional and economical product suitable for use in open space conditions has been obtained. The device is aimed to effectively meet the basic needs of heating, cooking and electricity production in the open space. Here, it has been ensured that the design of the device is developed in order to easily and effectively provide these three basic needs in the open space in disaster periods or camping life. In order for the electrical energy produced to reach higher voltage and current values, a portable model was designed by experimenting with different peltier plate placement, fan positioning, thermal conductive plate assemblies on the sample. It is aimed to be an efficient product that can be used in outdoor living conditions in the field. This study offers a holistic and innovative solution that allows users to meet three basic needs such as heating, cooking and low-voltage electricity generation simultaneously and through a portable device in disaster areas, camping activities or in cases where temporary open space life becomes mandatory. The designed device was evaluated in line with performance data and detailed cost analyses supported by field tests; the findings showed that the product is suitable for mass production and has a higher competitive potential compared to similar products in the target market. In addition, the device's modular structure, compatibility with different fuel types and optimized design in terms of energy efficiency make it an exemplary model in the field of sustainable energy solutions. In this respect, the study aims to make a significant contribution to the literature and the sector by providing a practical, economical and environmentally friendly alternative for both individual users and disaster management and humanitarian aid organizations. In conclusion, this thesis not only demonstrates the technical feasibility of a multifunctional outdoor device but also highlights its real-world applicability and economic viability through rigorous testing and analysis. The designed system's ability to meet three essential needs heating, cooking, and low-voltage electricity generation with a single portable device during crises, camping activities, or other temporary outdoor living situations clearly showcases its practicality and user-friendliness. This study emphasizes that the multifunctional device can contribute meaningfully to sustainable living practices by setting an example in energy efficiency, resource optimization, and environmental responsibility. With its modular structure allowing compatibility with various fuel types, a design prioritizing user safety, and the potential to deliver high performance at low cost, the product presents an appealing solution not only for individual users but also for disaster management and humanitarian aid organizations. In this respect, the study aims not only to address current challenges but also to pave the way for future research in the field of sustainable technology. With future developments, it is feasible to increase the energy capacity of the device, reduce its weight, and integrate it with other modules, thus expanding its usability to a broader audience. Additionally, exploring its application in fields such as education, rural development, military operations, and mobile healthcare services may transform it into a multipurpose platform. Ultimately, this research not only delivers a technical prototype but also makes a meaningful contribution to improving post-disaster living conditions, promoting environmentally friendly production approaches, and increasing the adoption of sustainable technology.
Benzer Tezler
- Enerji depolama üniteli trijenerasyon mikro şebeke sisteminde çizelgeleme optimizasyonu: Hastane uygulaması
Scheduling optimization in the trigeneration microgrid system with energy storage unit: Hospital application
ANIL DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR KAYALICA
DOÇ. DR. AYŞE AYLİN BAYAR
- Betonarme gürültü bariyerleri için ses yutucu perlit esaslı kaplama tasarımı yapılarak fiziksel performansının ve maliyetinin araştırılması
Design of perli̇te based sound absorbing covering for concrete noise barriers and determination of its physical performance and cost
METEHAN ÇALIŞ
Doktora
Türkçe
2014
Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜBEYDE ÖZTÜRK
- Püskürtmeli kurutucuda trona çözeltisi ile yapılan desülfürizasyon çalışmaları ve CFD simülasyonu
Başlık çevirisi yok
S.CELAL KARAKAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLHAYAT NASÜN (SAYGILI)
- Değişken devirli sirkülasyon pompalarında enerji verimliliği
Energy efficiency in variable speed ci?rculation pumps
METEHAN KARACA
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT AYDIN
- A novel approach for identification of thermal and optical characteristics for the active layer of high power photonic devices
Yüksek güçlü fotonik sistemlerin aktif katmanının termal ve optik özelliklerinin karakterizasyonu için yeni bir yaklaşım
AHMET METE MUSLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARIK